福清核电站 #1机组二回路水压试验水质要求与处理

刘东勇，商永强

(华电郑州机械设计研究院有限公司，郑州 450015)

0 引言

福建福清核电站一期工程为2台百万千瓦级压水堆核电机组，采用M310改进工程技术方案，具有良好的安全性和经济性。根据典型的M310堆型特点，每座反应堆由3个环路组成，每个环路有1台蒸汽发生器(SG)，型号为55/19B， 3台蒸汽发生器二次侧出口饱和蒸汽共同拖动1台百万千瓦级半转速(1 500 r/min)汽轮发电机组。

核岛安装期间，在蒸汽发生器和与之连接的主蒸汽系统(VVP)、给水流量控制系统(ARE)管线安装完成后，需要对蒸汽发生器二次侧和与之相连接的主蒸汽管道、主给水管道及其相关系统的部分管线进行联合水压试验，以检查蒸汽发生器二次侧管板的紧密性及相关管道的耐压性。蒸汽发生器属于核蒸汽供应系统的主要设备，二次侧属于核安全等级2级，RCC-M规范1级，质量等级Q1级。因工作期内SG不容易更换，为保证SG在设计寿命内的可靠性，二回路水压试验对试验用水质要求较高。

1 蒸汽发生器二次侧水压试验

安装期间进行的蒸汽发生器二次侧水压试验既是对蒸汽发生器设备本体紧密性的检验，也是对二回路侧管道系统安装质量的检验。福清核电站#1机组蒸汽发生器二次侧水压试验范围包括：蒸汽发生器二次侧，VVP管道，ARE管道及其相关系统的部分连接管道，如图1所示。

图1 蒸汽发生器二次侧水压试验范围

(1)ARE管道：给水操作平台阀门至蒸汽发生器之间管道。

(2)VVP管道：试压边界为汽轮机进汽阀前堵板处，旁路系统边界为去凝汽器隔离阀。

(3)其他相关系统管道：辅助给水系统(ASG)、蒸汽发生器排污系统(APG)、化学试剂注射系统(SIR)等部分管道。

蒸汽发生器二次侧水压试验压力为12.8 MPa(表压)，从0 MPa到试验压力共设5个压力平台，升压速率不大于0.3 MPa/min，泄压速率不大于1.0 MPa/min。 蒸汽发生器二次侧水压试验压力曲线如图2所示。

图2 蒸汽发生器二次侧水压试验压力曲线

整个试压边界内充满水后，用临时水压试验泵对蒸汽发生器二次侧系统进行升压。升压速率及压力的控制采用动态保压方式，即在用试压泵对系统充水的同时，在系统上某一个阀门处进行放水操作，从而保证升压速率可控。

由图2可知，水压试验共分6个压力平台(5个升压平台，1个降压平台)，在每个压力平台都要对整个系统进行全面检查，尤其要注意蒸汽发生器管板处是否有泄漏。2.0 MPa压力平台为初步升压后的平台，需要进行全面检查；5.8 MPa压力平台为中间压力平台，保压30 min时进行全面检查；8.5 MPa为工作压力平台，保压30 min时进行全面密封性检查；12.8 MPa为强度试验压力平台，保压10 min后进行全面检查；然后降压至8.5 MPa压力平台，再次进行全面检查。因由东方电气重型机械有限公司承制的红沿河核电站及宁德核电站蒸汽发生器现场水压试验时有泄漏，核安全局要求对已交付现场的福清核电站蒸汽发生器进行复查，故福清核电站#1机组增加6.9 MPa压力平台，对蒸汽发生器管子管板封口焊缝进行检查。

2 蒸汽发生器二次侧水压试验用水要求

蒸汽发生器二次侧系统管道容积较大，整个试压过程中大约需要充入730 m3的合格除盐水。根据福建福清核电站一期工程《蒸汽发生器运行维护手册》的要求：试验进行时蒸汽发生器及内部除盐水的温度为(tkmax+30 ℃)～60 ℃(tkmax为对应侧所有承压件用母材、焊材熔敷金属及焊接工艺评定时测得的tk(韧脆临界转变温度)最高值，这个温度应该在水压试验前通过复查原材料验收时记录的温度值确定)，考虑一定的安全裕度，试验时蒸汽发生器壁温应为30～60 ℃。由于系统向环境散热也会造成温降，故充水温度应略高于此限值。

福清核电站一期工程《调试阶段水化学技术规定》中对蒸汽发生器二次侧水压试验的水质要求做出了具体规定，见表1。

表1 蒸汽发生器二次侧水压试验水质要求

3 水质调节临时加药方案

福清核电站#1机组二回路水压试验用水为YA除盐水厂房来的常规岛除盐水分配系统(SER)除盐水，其为合格A级除盐水。A级水水质规定见表2，由表2可知，A级水的pH值、溶解氧含量、氨含量、联氨含量均不能满足表1中的水质条件，因此需要对来水进行加热，添加氨及加联氨(除氧)进行调节，以满足蒸汽发生器二次侧水质规定。

表2 A级水水质规定

整个二回路水压试验装水量为730 m3，试验期间要保持一定的排水量。采用常规岛除氧器作为供水水箱，其总容积约为708 m3，正常运行有效容积为410 m3，考虑充水液位高于正常油位，水压试验期间有效容积约450 m3，残余容积约200 m3。总的加药量约450+200+450=1 100 (m3)，所加药品为w(N2H4)=35% 的联氨溶液，按照最终水质根据运行电站经验，联氨溶液的采购量为500 kg，w(N2H4)=35%，25 kg/桶(分析纯级或特定级)。为防止联氨对pH值的影响达不到10.0～10.5，作为备用另采购一定量的氨水，采购量为20 kg，w(NH3)=25%～30%，10 kg/桶(分析纯级或特定级)。

由于福建福清核电站现场加药取样间厂房土建严重滞后， SIR不可用，因此采用临时加药方案，如图3左侧加药临时装置部分所示：临时加药装置与启动给水系统(APD)加药根阀连接，将联氨溶液及氨溶液添加到APD给水泵入口上游，加药过程与给水加热同步进行。

图3 试压用水制备系统

加药稀释水源采用SER除盐水，通过临时软管接至加药箱。加药溶液箱由钢板焊接而成，下部带有20 cm高的支撑柱，顶部有一个直径30 cm的开口，便于倒入试剂，开口设置密封性能较好的盖子。管道与加药箱焊接在溶液箱底部10 cm处。加药泵采用计量泵，底部带有底座，进出口采用法兰连接，接有简单的启停控制开关盒。整个系统保持清洁、无泄漏。

4 水压试验用水的制备及水质控制

为满足水温要求，需要对水进行加热处理。利用辅助锅炉厂房来的辅助蒸汽进行加热，也采用人工手动控制方式。因福清核电站#1机组常规岛现场安装进度滞后，除氧器不具备连续工作条件，因此不能采用正常运行工况下的除氧器连续加热加药制水方式。又因为蒸汽发生器二次侧水压试验用水量较大，除氧器1箱水不够，因此采用分次制水方式。

具体制水流程如图3所示：首先打开SER除盐水去除氧器进水阀，对除氧器上水至高水位，然后开启APD给水泵进行小流量循环；缓慢开启辅助蒸汽去除氧器进汽调节阀，开始对除氧器进行加热；水温升至40℃以上时，启动临时加药泵注入适量联氨及氨水，继续加热蒸汽并保持APD给水泵小流量循环；每隔1 h对除氧器取水样进行检测，待水质符合表1要求且水温达到65 ℃时，表明水质合格，停止加热蒸汽。

根据要求，开启APD给水泵出口阀，通过ARE管道开始向蒸汽发生器上水。待除氧器水位降至低低水位时，关闭APD给水泵出口阀；继续按照上述制水流程进行制水上水操作，共进行3次。福清核电站#1机组二回路水压试验上水水质检测结果见表3，各参数测量值均在限值之内，完全满足蒸汽发生器二次侧水压试验要求。

表3 蒸汽发生器二次侧试压上水水质

待蒸汽发生器二次侧系统试压管路充满水，3台蒸汽发生器顶部排空气阀连续出水后，上水工作结束，整个制水上水过程耗时1 d。第2天水压试验开始前，测量蒸汽发生器壁面温度在45 ℃，完全满足蒸汽发生器二次侧水压试验水温要求。

系统开始打压时，还要利用临时升压泵向系统内充水升压。为保证整个系统水质合格，临时试压泵取水口放在APD给水泵进口管道滤网处，水质同之前二回路系统充水水质保持一致。

5 水压试验过程中水温控制及水质调节

蒸汽发生器二回路充水完成后，即准备启动临时升压泵，按图2曲线开始系统升压操作。因系统充水水质与升压取用水水质各参数均满足要求，水质不需要进一步调节。

蒸发器二次侧水温因为系统散热而有所下降，为了在试验期间对蒸汽发生器壁面温度进行监控，对蒸汽发生器表面采用温度计与点温仪配合的方式进行温度测量。

在蒸发器底部APG排污阀处设有临时排水管道，这是为防止试验期间蒸汽发生器壁温下降过多而采取的临时措施。当蒸发器内水温下降时，则从APG临时排水管道处排出部分低温水，并向系统补充较高温度的水，通过排低补高而实现蒸汽发生器二次侧试压水温度可控。

在福清核电站#1机组二回路水压试验过程中，3台蒸汽发生器壁面温度一直保持在40 ℃以上，较好地满足了试验要求，也保证了整个水压试验的安全。

6 结束语

福建福清核电站#1机组属于M310改进型机组，其蒸汽发生器二次侧水压试验对水质及水温有较高的要求。试验准备及实施过程中，在给水系统及加药系统不具备正常投入的条件下，通过采取临时措施及手段，使试验用水温及水质得到了较好的控制，积累了良好的实践经验，可为同类机组类似试验提供参考。

参考文献：

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